建筑設計職稱論文“零能建筑”與生態設計

　　摘要：本文簡單介紹了“零能建筑”的起源、發展和現狀。提出“零能建筑”與“生態建筑設計”之間的關系。同時對新的“零能建筑”所采用的新能源技術進行了一些分類，通過建筑師對未來建筑的遐想，提出“零能建筑”今后的多種發展方向。

　　關鍵詞：零能建筑,生態建筑,常規能源,生物科技,未來建筑

　　【正文】

　　零能建筑即“零能耗建筑”

　　建筑能耗一般指建筑在正常使用條件下的采暖、通風、空氣調節和照明所消耗的總能量，不包括生產和經營性的能量消耗。零能耗建筑即不用任何常規能源的建筑。

　　--《百度百科》

　　無論任何形式的建筑，在日常使用時，總是在不斷的消耗能源來保證室內各種環境條件符合人類活動的需求。如何保障建筑在使用中的能源收支平衡，是現在“零能建筑”中最主要的環節。

　　隨著全球經濟的不斷發展，對傳統自然資源的需求越來越大。據IEA發布的《世界能源展望 2007》預測，全球2005年到2030年間的一次能源需求將增加55%，年均增長率為1.8%。能源需求將達到177億噸油當量，而2005年為114億噸油當量。

　　另根據聯合國環境規劃署(UNPE)的統計顯示，建筑能耗占全球能耗的25~40%。其產生的固體廢棄物占全球總量的30~40%，其發排放的溫室氣體占全球總排放量的20~40%。在中國現在每年的新建房占世界的一半，建筑能耗占全國總能耗的40%。

　　根據以上數據，控制建筑耗能將成為控制全球能耗的重中之重。解決好建筑能耗問題是人類解決能耗問題的關鍵。

　　“零能建筑”是隨著建筑節能技術不斷發展而提出新的目標。早在1952年德意志標準研究所(Deutsches Institut Für Normen)就制定了建筑保溫的設計標準：《DIN4108-建筑保溫(Wärmeshutz in Hochbau)》。上世紀末，保護環境在全球引起普遍重視。各種綠色計劃在不同國家地區推出。北美推出綠色建筑計劃，美國和加拿大前后成立半官方性質的綠色建筑委員會(Green Building Council)。1992年，德國弗賴堡落成了一個實驗項目--全零能耗建筑。2010年6月，由美國能源部設計、建造的“研究支持設施”(The Research Support Facility，簡稱RSF)，隸屬于美國能源部的國家再生能源實驗室正式啟用美國啟用，并且通過了LEED Rating System(綠色建筑評價標準)的環保建筑認證，是一座“零耗能建筑”。建筑物本身生產的能源高于其消耗的能源，除了自給自足，更能供給他人，是目前世上已知最大的環保建筑，在節能減排方面更是領先世界標準15年。

　　中國綠色建筑起步較晚，但在國內也有多家單位進行嘗試。如：浙江紹興濱海工業區東亞大廈;莘莊工業區上海太陽能科技有限公司辦公大樓;萬通生態城新新家園零能耗會所等不斷涌現，均稱自己為國內第一個“零能建筑”。

　　同時，國內對于“綠色建筑、零能建筑”的過分商業化行為，也引發了不同的聲音，在“2011年國際低碳城市暨可持續建筑環境技術研討會”的清華大學建筑學院副院長朱穎心教授表示，應堵住“把綠色建筑當成純粹商機來炒作”。 這就涉及到未來5年甚至更長時間內綠色建筑應該如何健康發展的問題，這個問題處理不好，將徹底改變節能、環保和綠色指數的規劃初衷。

　　國內現有的零能建筑。大多強調使用新能源技術去減少舊能源消耗;而把建筑空間本身的生態作用(也就是所謂的被動節能作用)放在第二位。一個建筑空間本身形體、主要的空間設置都從根源上決定了一個建筑的基礎能源消耗量。美國能源部的“研究支持設施”本身的能源消耗量就比普通建筑降低了50%，這也是其能達到零能標準的重要因素。

　　如果節能建筑僅僅是建立在使用一種新的非可再生能源去替代一種舊的非可再生能源，那本身就不是生態的行為。即便建筑本身達到了舊能耗的自我平衡，也不能算是一個合格的零能建筑。只能看做是新能源技術的堆砌物。

　　生態建筑應該是零能建筑的基礎，而零能建筑應該是生態建筑的目標。

　　生態學?是研究生物生存條件、生物及其群體與環境相互作用的過程及其相互規律的科學，其目的是指導人與生物圈(即自然、資源與環境)的協調發展。任何事物都不能從與其他事物的關系中分離出去，它強調共生和再生原則。

　　20世紀60年代美籍意大利建筑師保羅·索勒瑞(Paolo Soleri)把生態學(Ecology)和建筑學(Architecture)兩詞合并為Arcology，即生態建筑學?。生態建筑學首先提倡的是建筑的節能性;其次是建筑材料的環保可再生性;最后的與地域文化的兼容性。所以生態建筑也被稱為綠色建筑，可持續建筑。

　　零能建筑未必一定是生態建筑。部分所謂低能耗/零能耗建筑，僅僅是新能源技術的堆砌。為了所謂節能而增加的初期投入與節能的后期成效不成正比;單獨考慮新能源而不注意新能源的可持續化問題。這些有失偏頗的建筑背后體現的不是綠色建筑的核心思想，而是社會的功利主義。

　　一個真正地零能建筑，設計首先要從被動節能入手。增加建筑自身的節能效能。采用建筑的生態化手段，充分利用環境中的地形、自然光、自然風、降雨等天然要素，使建筑達到被動節能的最佳狀態，再依靠新能源、新科技調節現有環境，使建筑達到零能狀態，甚至負能狀態。

　　建筑的生態化設計手段：

　　1、良好的體型系數，使建筑能源相對節約。

　　這也能從一些超現實主義風格的建筑形體有所表現。建筑外形更為圓潤或方正，既具有更好的體型系數，也符合周邊自然環境的多變趨勢(如破壞性的強風、沙塵暴等極端天氣)或有利于建筑對新能源的利用(如增加太陽光的入射角度)。

　　2、高大的建筑空間

　　區域性壓縮熱空氣，形成局部上升氣流。帶動室內通風。有利于室內氣流的自然通風。

　　3、屋頂綠化、泳池

　　覆土有利于對室內空間的保溫節能，儲存太陽能。

　　4、建筑灰空間的過度，雙層表皮

　　能使建筑內部主要空間有相對穩定的溫度環境和自然采光。

　　5、合理的采光、遮光結構

　　有利于減少建筑對能源的要求。

　　對于未來，區域范圍內的零能耗比是一個建筑群的必要條件。建筑不僅是能源的消耗者也將是能源技術的物質載體。

　　世界上很多建筑師不僅擔負著建筑設計的責任，同時也致力于研究建筑對生態，建筑對社會等多角度的研究。很多建筑師不但從建筑空間出發研究新型生態的零能建筑群，更把建筑和人們的生活狀態相結合。

　　“麗麗派德”

　　法國著名建筑設計師文森特·卡勒波特設計 “麗麗派德”(Lilypad，百合花瓣之意)，是一個真正的“雙棲海上城市”——它的上半部分露出海面，與陸地建筑沒有區別;而整個城市的下半部分則浸沒在水下，又令它猶如船只一樣可以四處漂流。“麗麗派德”將是一座可以自給自足的智能型生態人工島，它將利用太陽能、風能、潮汐能等提供主要能源。據悉，“麗麗派德”的水上部分所有建筑外立面都采用特殊材料，可以通過吸收陽光產生光合作用形成能源。而“麗麗派德”中央的巨大湖泊除了美化環境之外，還可以收集雨水，并經過凈化之后為居住在“諾亞方舟”上的居民提供生活淡水。此外，“麗麗派德”的水下部分也將是這座“諾亞方舟”生態環境中的重要一環，其中將養育有大量自然海洋浮游生物和植物，它們可以充分吸收分解居民生活產生的二氧化碳和廢棄垃圾，并將之轉換成有用的氧氣和電力，從而令“麗麗派德”成為一個高效率的生態系統。

　　水下刮刀式摩天大樓

　　“水下刮刀”(Water-Scraper)就像“旋轉城”與澳大利亞“Syph”海洋城結合的產物，是一個水下倒立式摩天大樓，同時還運用了一些奇特的仿生學技術。來自馬來西亞的設計師薩利-安德烈-本-薩庫姆說，“其生物發光觸角為海洋動物群提供了生活和聚集之地，同時又能通過不斷運動收集能量。”

　　類似的建筑遐想還有很多。隨著科技的不斷發展，生物學的作用和影響日益增加，如果人類對基因的掌控到達一定的深度，相信人類可以利用生物技術“種”出建筑。建筑從土壤和空氣中吸收能源，滿足建造、使用和維護的功能，形成真正的長出來的生物建筑，到時生物建筑學也將成為建筑行業的一個分支。

　　零能建筑是不久將來建筑的必然要求，是人類解決能源問題的必經之路。“零能建筑”必將成為人類發展歷史中的里程碑。

　　【參考文獻】：

　　1、百度百科

　　2、《德國低/零能耗建筑實例解析》/張神樹 高輝 編著 中國建筑工業出版社 2007年11月第一版

　　3、《生態建筑節能技術》/李海英 等 編著 中國電力出版社 2007年10月第一版